智能化充電器的製作方法
2023-07-26 10:41:51 2
專利名稱：智能化充電器的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種蓄電池充電器，特別是一種對鉛酸蓄電池進行快速充電的充電器，屬於電能存儲領域。
鉛酸蓄電池以其能在短時間內輸出大電流的特點，被廣泛用於各種車輛作起動電源，但在電動助力車上卻直接作為工作電源，且不可能象汽車那樣在行駛過程中同時被充電，所以耗電量很大，需要經常在停駛時對其進行快速充電。目前使用的充電器中有一種開關電源式充電器，主要由市電線路濾波器、一次整流濾波器、開關元件和高頻變壓器組成的逆變器、通/斷時間比例控制器和二次整流濾波器組成，由通/斷時間比例控制器控制逆變器中開關元件的通/斷時間而實現調整充電器輸出的電壓，達到恆壓限流或恆流式充電的目的。但由於蓄電池是一種易損壞的器件，其使用壽命不但與電池質量和維護保養有關，還與放電深度和充電電流幅度更有直接關係，特別是在高電壓大電流的情況下進行快速充電時，對使用壽命的影響更大。
本實用新型的目的是在上述開關電源式充電器的基礎上，設計一種能根據被充電的鉛酸蓄電池的情況適時自動調整符合快速充電要求的放電或充電電流的智能化充電器。
本實用新型的智能化充電器主要是在上述的由市電線路濾波器1、一次整流濾波器2、開關元件和高頻變壓器組成的逆變器3、通/斷時間比例控制器4和二次整流濾波器5組成開關電源式充電器的基礎上，增加了單片機控制電路，將單片機控制電路的輸出端與通/斷時間比例控制器4的信號輸入端連接，將符合快速充電的最佳的放電或充電電流的數據編制在單片機的程序中，使之能根據實際測量被充蓄電池的放電或充電的電流、電壓及其表面溫度的具體情況自動調整輸出的模擬控制電壓，使開關電源中的通/斷時間比例控制器的信號輸入端受到控制，進而自動調整開關電源式充電器輸出的充電電壓，所述單片機控制電路包括運算放大器U1-U3、箝位電路U4、A/D轉換器U5、看門狗電路U6、單片機U7、D/A轉換器U8、溫度傳感器RP、晶體B、電容C1、C2、三極體VT1、基準電壓VT2、固體繼電器SSR1、SSR2、蜂鳴器BL、發光二極體VD1-VD3、電阻R1-R14、復位按鈕開關K、接線柱A、B及工作電源，其連接關係是接線柱A與被充蓄電池E的正極和充電器輸出的充電電壓的正極連接，充電器輸出的充電電壓的負極接地，接線柱B與被充蓄電池E的負極和R1及U1的同相端連接，R1另一端接地，U1反相端接U1輸出端和R5，R5另一端接U5第1腳和U4第6腳，R2的一端與接線柱A連接，R2另一端接R3和U2的同相端，U2的反相端接輸出端和R6，R6另一端接U5第2腳和U4第7腳，U4第8腳接+5V電源，U4第1腳接地，溫度傳感器RP的電源端接+5V電源，RP的輸出端接U3同相端和R4，R4另一端接地，U3的反相端接輸出端和U5的第3腳，U5的第15腳和19腳分別接U7的第9腳和第7腳，U5的第17、18、16腳分別與U6的第5、6、2腳和U7的第6、3、2腳連接，U6的第1、7腳分別與U7的第11、1腳連接，U5的第10和13腳接地、14和20腳接+5V電源，U6的第4腳接地、第3和第8腳接+5V電源，U7的第10腳接地、20腳接+5V電源，晶體B的兩端分別與C1、C2和U7的第4、第5腳連接，C1和C2的另一端接地，U7第8腳經復位按鈕開關K接地、第14腳接SSR1輸入端的負極、第15腳接SSR2輸入端的負極，SSR1和SSR2輸入端的正極接+5V電源，SSR1的輸出端與R13串聯後連接在接線柱A與地之間，SSR2的輸出端與由VT1、VT2、R11和R12組成的恆流源串聯後接在接線柱A與地之間，蜂鳴器BL與R7串聯後接在U7的第16腳與+5V電源之間，發光二極體VD1、VD2、VD3分別與R8、R9、R10串聯後再分別接在U7的第17、18、19腳與+5V電源之間，U7的第12腳和13腳分別接U8的第3腳和第4腳，U8的第2、5、6腳接地，U8的第7、8腳接+5V電源，U8的第1腳為單片機控制電路的輸出端，經R14與通/斷時間比例控制電路4的信號輸入端連接。
附圖
是本實用新型的電路連接關係圖。
附圖中的220V交流輸入電壓經線路濾波器1，經一次整流濾波器2進行第一次整流和濾波變為直流電壓，再經過逆變器3，由開關元件將直流電壓變為脈衝狀的交流電壓，由高頻變壓器隔離並變換成交流電壓，再經二次整流濾波器5進行第二次整流和濾波即可輸出直流充電電壓，該充電電壓的大小受逆變器3中的開關元件控制，而開關元件的通/斷直接受通/斷時間比例控制器4輸出脈衝的寬度控制，而該輸出脈衝的寬度又受單片機控制電路輸出的模擬控制電壓控制，而單片機又受被充蓄電池的電流、電壓和溫度的控制，進而實現智能化充電。單片機控制電路包括運算放大器U1-U3、箝位電路U4、A/D轉換器U5、看門狗電路U6、單片機U7、D/A轉換器U8、溫度傳感器RP、晶體B、電容C1、C2、三極體VT1、基準電壓VT2、固體繼電器SSR1、SSR2、蜂鳴器BL、發光二極體VD1-VD3、電阻R1-R14、復位按鈕開關K、接線柱A、B及工作電源，其連接關係如前所述。其中，運算放大器U1-U3選用TL064或TL061或TL084，箝位電路U4選用TL7726，A/D轉換器U5選用TLC1543或TLC1542或TLV1543，看門狗電路U6選用X25045或X25043，單片機U7選用89C2051或97C2051或97C2052，D/A轉換器U8選用MAX517，溫度傳感器RP選用AD590或SL590，基準電壓VT2選用TL431或TL1431或TLV431。調整時，將與SSR2連接的恆流源調整為2A放電電流，與SSR1連接的R13的放電電流調整為12A。下面以電動助力車常用的兩節蓄電池為例對充電情況作進一步說明，將接線柱A與被充電的蓄電池E的正極連接(兩節蓄電池串聯的額定電壓為24V)，接線柱B與蓄電池E的負極連接，溫度傳感器RP貼靠在蓄電池E的容器壁上，由單片機控制電路對蓄電池先進行放電檢測，在放電時，由U7的第15腳輸出低電平，經SSR2接通恆流源將蓄電池對地以2A恆流放電，並通過U2測量蓄電池電壓，在放電30秒時，蓄電池電壓如小於或等於21V時，則停止放電而改為充電；如仍大於21V，則SSR2被單片機U7自動接通，放電電阻R13被接入，再以12A的大電流繼續放電，直至降到12V時自動停止放電並改為充電。充電時，先用12A電流充電30秒(用U1測量R1電壓而測出充電電流)，再改用27V恆壓充電，直至電流降至8A後再升為29V充電，在此期間，如電池溫度達到60度時(用U3和溫度傳感器測量溫度)，則將充電電流下降20％繼續充電，直至電流再降到4A時將電壓再升至29、5V繼續充至電流降到1A後，發光二極體亮即可停止充電。
本實用新型具有充電速度快、充電電流能根據蓄電池的充電特性曲線自動調整，使之在不影響使用壽命的情況下進行快速充電，並能在充電前先檢查，對於餘量較大的電池能先放電後充電，具有智能化的效果，特別適合與電動助力車的蓄電池配套使用。
權利要求1.一種智能化充電器包括由市電線路濾波器1、一次整流濾波器2、開關元件和高頻變壓器組成的逆變器3、通/斷時間比例控制器4和二次整流濾波器5組成開關電源式充電器，其特徵在於還包括有單片機控制電路，將單片機控制電路的輸出端與通/斷時間比例控制器4的信號輸入端連接，將符合快速充電的最佳的放電或充電電流的數據編制在單片機的程序中，使之能根據實際測量被充蓄電池的放電或充電的電流、電壓及其表面溫度的具體情況自動調整輸出的模擬控制電壓，使開關電源中的通/斷時間比例控制器的信號輸入端受到控制，進而自動調整開關電源式充電器輸出的充電電壓，所述單片機控制電路包括運算放大器U1-U3、箝位電路U4、A/D轉換器U5、看門狗電路U6、單片機U7、D/A轉換器U8、溫度傳感器RP、晶體B、電容C1、C2、三極體VT1、基準電壓VT2、固體繼電器SSR1、SSR2、蜂鳴趨BL、發光二極體VD1-VD3、電阻R1-R14、復位按鈕開關K、接線柱A、B及工作電源，其連接關係是接線柱A與被充蓄電池E的正極和充電器輸出的充電電壓的正極連接，充電器輸出的充電電壓的負極接地，接線柱B與被充蓄電池E的負極和R1及U1的同相端連接，R1另一端接地，U1反相端接U1輸出端和R5，R5另一端接U5第1腳和U4第6腳，R2的一端與接線柱A連接，R2另一端接R3和U2的同相端，U2的反相端接輸出端和R6，R6另一端接U5第2腳和U4第7腳，U4第8腳接+5V電源，U4第1腳接地，溫度傳感器RP的電源端接+5V電源，RP的輸出端接U3同相端和R4，R4另一端接地，U3的反相端接輸出端和U5的第3腳，U5的第15腳和19腳分別接U7的第9腳和第7腳，U5的第17、18、16腳分別與U6的第5、6、2腳和U7的第6、3、2腳連接，U6的第1、7腳分別與U7的第11、1腳連接，U5的第10和13腳接地、14和20腳接+5V電源，U6的第4腳接地、第3和第8腳接+5V電源，U7的第10腳接地、20腳接+5V電源，晶體B的兩端分別與C1、C2和U7的第4、第5腳連接，C1和C2的另一端接地，U7第8腳經復位按鈕開關K接地、第14腳接SSR1輸入端的負極、第15腳接SSR2輸入端的負極，SSR1和SSR2輸入端的正極接+5V電源，SSR1的輸出端與R13串聯後連接在接線柱A與地之間，SSR2的輸出端與由VT1、VT2、R11和R12組成的恆流源串聯後接在接線柱A與地之間，蜂鳴器BL與R7串聯後接在U7的第16腳與+5V電源之間，發光二極體VD1、VD2、VD3分別與R8、R9、R10串聯後再分別接在U7的第17、18、19腳與+5V電源之間，U7的第12腳和13腳分別接U8的第3腳和第4腳，U8的第2、5、6腳接地，U8的第7、8腳接+5V電源，U8的第1腳為單片機控制電路的輸出端，經R14與通/斷時間比例控制電路4的信號輸入端連接。
2.如權利要求1所述的智能化充電器，其特徵在於運算放大器U1-U3選用TL064或TL061或TL084，箝位電路U4選用TL7726，A/D轉換器U5選用TLC1543或TLC1542或TLV1543，看門狗電路U6選用X25045或X25043，單片機U7選用89C2051或97C2051或97C2052，D/A轉換器U8選用MAX517，溫度傳感器RP選用AD590或SL590，基準電壓VT2選用TL431或TL1431或TLV431。
專利摘要一種智能化充電器主要是在開關電源式充電器的基礎上,增加了單片機控制電路,將符合快速充電的最佳的放電或充電電流的數據編制在單片機的程序中,使之能根據被充蓄電池具體情況自動調整輸出的充電電壓,使之在不影響使用壽命的情況下進行快速充電,並能在充電前先檢查,對於餘量較大的電池能先放電後充電,具有智能化的效果,特別適合與電動助力車的蓄電池配套使用。
文檔編號H02J7/00GK2399876SQ99230039
公開日2000年10月4日 申請日期1999年11月22日 優先權日1999年11月22日
發明者溫海泉 申請人:溫海泉